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DC - Wandler

Wirkungsgrad ist einer der zentralen Begriffe im Zusammenhang mit DC - Wandlern. Wie in jedem technischen gerät beschreibt der Wirkungsgrad eines DC - Wandlers das Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Leistung. Elektrotechnisch gesehen also das Verhältnis aus den Produkten Ausgangsspannung und Ausgangsstrom des DC - Wandlers und Eingangsspannung mal Eingangsstrom. Je nach Aufbauprinzip ist dieser üblicherweise bei ca. 70 - 90% und mehr für ungeregelte und 70 - 85% für geregelte DC - Wandler.
Geregelte DC - Wandler, bei denen die Regelung durch einen Längsregler realisiert wird erreichen nur eher mäßige Wirkungsgrade von 50 - 70%, während geregelte DC - Wandler mit Feedback (primärgetaktet) Wirkungsgrade bis 90% erreichen können. Dies zeigt, dass für die Regelung eines DC - Wandlers in jedem Betriebspunkt eine gewisse Energie aufzuwenden ist um die Regelung aktiv zu erhalten. Besonders deutlich wird dies wenn der DC - Wandler im Leerlauf betrieben wird, also ohne Ausgangslast. Dann ist die Stromaufnahme am Eingang deutlich höher als bei einem ungeregelten DC - Wandler gleicher Leistungsklasse.

Maßnahmen zur Wirkungsgraderhöhung sind sowohl gezielte Bauteilauswahl wie MOSFETs statt Bipolartransistoren oder Shottky - Dioden statt Siliziumdioden, dies wird in erster Linie bei ungeregelten DC - Wandlern angewandt. Aber auch Anwendung von komplett anderen Schaltungstechniken wie Synchrongleichrichtung statt Diodengleichrichtung, eine Maßnahme die sich für geregelte DC - Wandler anbietet, v.a. bei höheren Leistungen. Je höher der Wirkungsgrad eines DC - Wandlers umso höher kann auch die maximal zulässige Betriebstemperatur sein verglichen mit einem DC - Wandlers gleichen Aufbaus aber geringeren Wirkungsgrades. Durch die geringere Selbsterwärmung des DC - Wandlers mit höherem Wirkungsgrad wird diese Abwärme auch bei höheren Temperaturen noch ausreichend über Konvektion abgegeben und die Kühlwirkung ist auch dann noch gewährleistet. Bei nichtisolierenden DC - Wandlern oder Schaltreglern ist der Wirkungsgrad durch eine andere Schaltungstopologie bedingt nochmals um einige Prozentpunkte höher, das Maximum liegt hier bei 97%, d.h. nur 3% der zugeführten Leistung werden als Abwärme "verbrannt" was dazu führt, dass derartige Wandler bis 7,5W in einer Baugröße gefertigt werden können, die bei isolierenden DC - Wandlern nur bis 1W möglich sind.